Знаменский Е.А., Лоткова Е.Д. Высокоизбирательные фильтры с транзисторами

Знаменский Е.А., Лоткова Е.Д. Высокоизбирательные фильтры с транзисторами

Предисловие

Электрические фильтры являются одним из важнейших элементов многоканальной аппаратуры связи; широко применяются они также в измерительной технике, в автоматике и т. д. До недавнего времени основное внимание уделялось рассмотрению фильтра как пассивного четырехполюсника, характеризующегося сравнительно небольшим затуханием в полосе пропускания и существенно более высоким затуханием за пределами этой полосы.

С появлением активных RC фильтров, основанных на применении электронных ламп и транзисторов, понятие об электрическом фильтре, как об элементе, вносящем затухание, было пересмотрено. Под фильтром стали понимать четырехполюсник, имеющий некоторое относительно постоянное усиление (затухание) в определенной полосе частот и существенно отличающееся частотнозависимое усиление (затухание) за пределами этой полосы.

Хотя активные RC фильтры имеют ряд достоинств (компактность, простую технологию изготовления, экономичность при использовании в области низких частот и т.д.), все же большее применение в технике связи и автоматике нашли LC фильтры.

Широкое распространение фильтров этого типа объясняется тем, что с их помощью можно реализовать практически любые необходимые характериеrики затухания в различных диапазонах частот: от звуковых до нескольких мегагерц, а в отдельных случаях — до десятков и даже сотен мегагерц.

Теория пассивных LC фильтров и методика их инженерного расчета достаточно хорошо разработаны; имеется также большой опыт их изготовления и эксплуатации.

Основным недостатком пассивных LC фильтров является наличие потерь энергии в их элементах и, прежде всего, в катушках индуктивности. Данный недостаток наиболее ощутим в тех случаях, когда требуется получить высокую крутизну нарастания затухания на границе полос пропускания и задерживания: например, в полосовом LC фильтре с узкой полосой пропускания.

В какой-то мере упомянутого недостатка лишены фильтры с пьезоэлектрическими и механическими резонаторами, а также активные фильтры RC, главной причиной появления которых явилось стремление ослабить ограничения, обусловленные потерями, особенно в области низких частот. Широкие возможности для создания LC фильтров с компенсированными потерями появились с развитием транзисторной электроники. Однако это направление до сих пор еще слабо освещено в литературе и недостаточно используется на практике.